第一性原理研究X2YSi(X=Cr,MnY=Fe,Co,Ni)合金的電子結(jié)構(gòu),磁性以及半金屬特性.pdf

1、傳統(tǒng)的微電子學(xué)器件只利用電子的電荷，存儲(chǔ)的密度會(huì)有一定的局限性，電子的自旋被引入自旋電子學(xué)器件中，用來(lái)進(jìn)行信息處理、存儲(chǔ)和運(yùn)輸，從而大大提高了單位體積的存儲(chǔ)密度.對(duì)自旋電子學(xué)器件的研制，首先要掌握所使用材料的電子結(jié)構(gòu)，磁學(xué)性質(zhì)，電學(xué)性質(zhì)等物性尤其重要.半金屬材料的能帶結(jié)構(gòu)中不同的自旋取向的電子態(tài)同時(shí)具有導(dǎo)體和半導(dǎo)體的雙重性質(zhì)，因而在費(fèi)米能級(jí)處具有100％自旋極化率，在自旋電子學(xué)器件的研制中具有重要的應(yīng)用價(jià)值而引起了廣泛的關(guān)注.
　

2、　在眾多的半金屬材料中，惠斯勒合金具有較高的居里溫度和與閃鋅礦結(jié)構(gòu)相容的晶體結(jié)構(gòu)而成為研究熱點(diǎn).本文利用基于密度泛函理論的全勢(shì)線性綴加平面波方法結(jié)合廣義梯度近似，研究了全惠斯勒合金X2YSi(X=Cr,Mn；Y=Fe,Co,Ni)的電子結(jié)構(gòu)，磁性與半金屬特性.我們采用了兩種有序結(jié)構(gòu)，即Hg2CuTi型結(jié)構(gòu)與 Cu2MnAl型結(jié)構(gòu).通過(guò)晶體總能量隨晶格常數(shù)的變化關(guān)系得到了在Hg2CuTi型結(jié)構(gòu)下的最優(yōu)化的晶格常數(shù)分別為5.620(。A)(

3、Cr2FeSi)，5.657(。A)(Cr2CoSi)，5.699(。A)(Cr2NiSi)，5.567(。A)(Mn2FeSi)，5.617(。A)(Mn2CoSi)，5.782(。A)(Mn2NiSi)；在 Cu2MnAl型結(jié)構(gòu)下最優(yōu)化晶格常數(shù)分別為5.682(。A)(Cr2FeSi)，5.695(。A)(Cr2CoSi)，5.695(。A)(Cr2NiSi)，5.600(。A)(Mn2FeSi)，5.698(。A)(Mn2CoSi

4、)，5.665(。A)(Mn2NiSi).總能量的計(jì)算結(jié)果表明：X2YSi(X=Cr,Mn；Y= Fe,Co,Ni)合金處于Hg2CuTi型結(jié)構(gòu)時(shí)比Cu2MnAl型結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定.在Hg2CuTi型結(jié)構(gòu)中，Mn2CoSi合金為半金屬鐵磁體，Mn2FeSi合金為準(zhǔn)半金屬鐵磁體，它們的總磁矩分別為3.000μB和2.014μB，很好地滿足Slater–Pauling規(guī)則，帶隙寬度分別為0.050 eV（Mn2FeSi）和0.301 eV（Mn2

5、CoSi）；而其他合金為一般鐵磁體，總磁矩分別為-3.918μB（Mn2NiSi），-0.003μB（Cr2FeSi）、1.011μ B（Cr2CoSi）和1.873μB（Cr2NiSi）.在Cu2MnAl型結(jié)構(gòu)中，X2YSi(X=Cr,Mn；Y=Fe,Co,Ni)合金都為一般鐵磁體，它們的總磁矩分別為2.146μB（Mn2FeSi），6.296μB（Mn2CoSi），4.907μB（Mn2NiSi），0.897μB（Cr2FeSi），